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變頻電源
時間：2022-10-28 人氣： 來源：山東合運電氣有限公司
變頻電源是將市電中的交流電經(jīng)過AC→DC→AC變換，輸出為純凈的正弦波，輸出頻率和電壓一定范圍內(nèi)可調(diào)。它有別于用于電機調(diào)速用的變頻調(diào)速控制器，也有別于普通交流穩(wěn)壓電源。理想的交流電源的特點是頻率穩(wěn)定、電壓穩(wěn)定、內(nèi)阻等于零、電壓波形為純正弦波（無失真）。變頻電源十分接近于理想交流電源，因此，先進發(fā)達國家越來越多地將變頻電源用作標準供電電源，以便為用電器提供最優(yōu)良的供電環(huán)境，便于客觀考核用電器的技術性能。變頻電源主要有二大種類：線性放大型和SPWM開關型。
發(fā)展歷程
變頻電源是在國內(nèi)一般的稱呼，更準確的說，應該叫交流電力頻率轉(zhuǎn)換器，即Ac power Frequency Converter，一般用縮寫AFC來稱呼。變頻電源的整個發(fā)展史基本是隨著電子器件的發(fā)展而發(fā)展的。
80年代前后，電子式變頻電源多以日本的小型儀器電源為主 80年代 晶體式多級串聯(lián)的方式 電機后拖動發(fā)電機的方式（M+G）在使用過程中 隨著半導體技術的發(fā)展 變頻電源是由整個電路構(gòu)成交流一直流一交流一濾波的變頻裝置 售后 變頻電源：廠家自己研發(fā)生產(chǎn) 變頻器：因變頻器多是從其他專門生產(chǎn)變頻器的廠家購買 可靠性 變頻電源：電源整體統(tǒng)籌設計 變頻器：通過變頻器組裝的岸電電源生產(chǎn)較為簡單 安全性 變頻電源：啟動過程中頻率恒定。岸電電源可以提供純凈可靠 變頻器：變頻器的設計專門針對電動機變頻啟動 三相不平衡 變頻電源：逆變部分采用星型方式，每相可獨立帶載，適應三相完全不平衡負載。不平衡度可達3%以內(nèi)。 變頻器：變頻器采用△逆變，雖然輸出通過變壓器轉(zhuǎn)變成Y型輸出，但對三相不平衡負載適應性較差，可能會使電動機中逆扭矩增加，使電動機溫度上升，效率下降，能耗增加，發(fā)生震動，輸出虧耗 當今國際上先進的變頻電源是采用IGBT逆變輸出技術，用先進微處理器控制設計而成的高性能精密電源，它具有過流、短路、過壓、欠壓 技術特點 提供世界各國標準電源 16位微控制器（模擬）控制，輸出電壓 高頻PWM設計，以IGBT做功率推動，體積小，噪音低 獨特的瞬時值控制方式，可預先設定標稱電壓-10%~-30%及+10%~+25%，控制精度高，波形品質(zhì)好，可適應各種負載 效率高達85%以上，適用負載廣，負載功率因數(shù)±0.5~1.0均可 暫態(tài)反應快速，對100%的加載或去載，穩(wěn)壓反應時間在2ms以內(nèi) 過載能力強，瞬間電源能承受額定電流300% 具過高電流、超載、超溫等多重保護及告警 電壓（V）、電流（A）、頻率（HZ）、功率（W）、功率因數(shù)（PF）全部問LED數(shù)碼管顯示，簡單易讀，高解析度 輸出電壓0~150V/0~300V兩檔可調(diào) 輸出頻率45HZ~65HZ、50HZ、60HZ、2F、4F、400HZ 低失真干擾，輸入/輸出完全隔離，安全可靠 適用范圍廣，可廣泛用于需變頻變壓場所 單相500VA~500KVA，三相3KVA~1600KVA，可承接特殊規(guī)格定制 應用領域 由于世界各國電網(wǎng)指標不統(tǒng)一，出口電器廠商需要電源模擬不同國家的電網(wǎng)狀況，為工程師在設計開發(fā)、生產(chǎn)線測試及品保的產(chǎn)品檢測、壽命、過高壓/低壓模擬測試等應用中提供純凈可靠的、低諧波失真、高穩(wěn)定的頻率和穩(wěn)壓率的正弦波電力輸出；進口原裝電器 主要用于制造或出口貿(mào)易商對出口電器產(chǎn)品的用電檢測、調(diào)試及用于精密儀器的供電電源。廣泛適用于家電制造業(yè)、電機、電子制造業(yè)、IT產(chǎn)業(yè)、電腦設備、實驗室等。 ★家電業(yè)制造商如：空調(diào)設備、咖啡機、洗衣機、榨汁機、微波爐、收錄音機、冰箱、DVD、洗塵器、電動剃須刀等產(chǎn)品的測試電源。 ★電機、電子業(yè)制造商如：交換式電源供應器、變壓器、電子安定器、AC風扇、不斷電系統(tǒng)、充電器、繼電器、壓縮機、馬達、被動元件等產(chǎn)品的測試電源。 ★IT產(chǎn)業(yè)及電腦設備制造商如：傳真機、影印機、碎紙機 ★實驗室及測試單位如：交流電源測試、產(chǎn)品壽命及安全測試 ★航空/軍事單位如：機場地面設施、船舶 采用變頻電源穩(wěn)壓器調(diào)速 1）變頻調(diào)速系統(tǒng)自身損耗小 2）電機總是保持在低轉(zhuǎn)差率運行狀態(tài)，減小轉(zhuǎn)子損耗 3）可實現(xiàn)軟啟 在采用變頻電源調(diào)速時，需從工藝要求、節(jié)約效益、投資回收期等各方面考慮。如果僅從工藝要求、節(jié)約效益考慮，下面幾種情況選用變頻調(diào)速較有利： F根據(jù)工藝要求，生產(chǎn)線或單臺設備需要按程序或按要求調(diào)整電機速度的。如：包裝機傳送系統(tǒng)，根據(jù)不同品種的產(chǎn)品，需要改變系統(tǒng)傳送速度 F用變頻調(diào)速代替機械變速 F用變頻調(diào)速代替用閘門或擋板調(diào)整流量適于風機、水泵 20世紀70年代后 1.交流變頻調(diào)速的優(yōu)異特性 1）調(diào)速時平滑性好 2）調(diào)速范圍較大 3）起動電流低，對系統(tǒng)及電網(wǎng)無沖擊 4）變頻電源體積小，便于安裝 5）易于實現(xiàn)過程自動化。 6）必須有專用的變頻電源|穩(wěn)壓器 7）在恒轉(zhuǎn)矩調(diào)速時，低速段電動機的過載能力大為降低 2.與其它調(diào)速方法的比較 交流電動機的調(diào)速方法有三種：變極調(diào)速 交流拖動本身存在可以挖掘的節(jié)電潛力 種類 變頻電源裝置主要分為交—直—交變頻和交—交變頻兩大類 變頻電源控制方式分為電壓型、電流型 清掃空氣過濾器冷卻風道及內(nèi)部灰塵。檢查螺絲釘、螺栓以及即插件等是否松動，輸入輸出電抗器的對地及相間電阻是否有短路現(xiàn)象，正常應大于幾十兆歐。導體及絕緣體要及時用酒精擦試干凈。如條件允許的情況下，要用示波器測量開關電源輸出各路電壓的平穩(wěn)性，如：5V、12V，該類儀器電源多采用晶體放大的方式制作，80年代后通過臺灣傳入中國大陸。該時期的電源特點為：功率小，精度好，效率低。，中國大陸走上了改革開放的道路，在此階段，中國大陸的進出口設備逐漸加大，尤其以微波爐及空調(diào)為代表性的電器出口份額增加，因此需求大功率變頻電源進行測試。對于該部分市場應用的需求，原有的產(chǎn)品功率已不能滿足，所以，電源廠家尋求新的技術來擴大電源的功率。根據(jù)當時的技術條件及電子器件，主要向兩條路發(fā)展，一方面是保持晶體式的方式不變，采用多機并聯(lián)的方式進行擴容；另一種方式是采用功率晶體模組。，需要解決環(huán)流問題，而且效率低，在工業(yè)生產(chǎn)過程中，消耗太大；功率晶體模組變頻方式反應慢，功率有限，工作電壓低，耐壓在600V左右，輸出采用PAM濾波方式（為單方波加低次濾波），輸出波形失真較大。這兩種方式制作的電源產(chǎn)品功率依舊不能滿足日益增長的需求，所以大功率的負載需要變頻測試時，多采用電機后拖動發(fā)電機的方式（M+G）來滿足 。 ，存在磨損，以及效率轉(zhuǎn)換問題 。后來參考美國技術，采用SCR來做逆變器，該方式制作的電源，功率大，能滿足客戶使用，比較好的用于取代電機后拖動發(fā)電機的方式（M+G），但是該系列的產(chǎn)品有一個較大的缺點，機器在轉(zhuǎn)換的過程中，噪音非常大，達到70dB<1m，在80年代末，富士生產(chǎn)出了第一代的IGBT，該電子器件的特性集成了GTR及MOSFET的優(yōu)點，開關速度快，通流能力強，故很快就被應用到逆變領域。隨著實力強大的三菱、西門康、英飛凌等廠家在IGBT領域的加入，使得IGBT的發(fā)展速度日新月異，更新?lián)Q代的速度加快，IGBT的開關速度及通流能力得到進一步的加強，這樣，就使得大功率的變頻電源的制作得以實現(xiàn)。區(qū)別
，得到了廣泛應用。變頻電源不僅能模擬輸出不同國家的電網(wǎng)指標，而且也為出口電器廠商在設計開發(fā)、生產(chǎn)、檢測等應用中提供純凈可靠的、低諧波失真的、高穩(wěn)定的電壓和頻率的正弦波電源輸出。變頻電源是非常接近于理想的交流電源 ，可以輸出任何國家的電網(wǎng)電壓和頻率 。變頻器是由交流一直流一交流（調(diào)制波）等電路構(gòu)成的，變頻器的標準名稱應為變頻調(diào)速器 。其輸出電壓的波形為脈沖方波 ，且諧波成分多，電壓和頻率同時按比例變化 ，不可分別調(diào)整 ，不符合交流電源的要求。 ，對電源非常熟悉 ，一旦出現(xiàn)問題，會在電源現(xiàn)場以最短的時間解決問題 。 ，一旦出現(xiàn)問題，電源廠家會把變頻器拆下寄回變頻器廠家（部分在國外） ，維修周期長 ，而且變頻器廠家不會負責變頻器與變壓器和LC低通濾波電路的匹配。即使現(xiàn)場維修也很難保證徹底解決問題 ，經(jīng)過多年的技術積累 ，保證電源穩(wěn)定可靠運行。 ，因其主要部分“變頻器”為購買 ，所以很難保證變頻器與其他元件的參數(shù)相匹配 、低諧波失真、高穩(wěn)定的電壓和頻率的正弦波電力輸出，非常接近于理想的交流電源。，啟動時電壓、頻率同步上升，用其改裝的電源，可能會對用電設備造成影響，尤其是變頻器、可控整流、通信設備等。最新技術
、過載等保護及報警故障顯示功能，確保用電設備及變頻電源安全 。具有負載適應性強 ，輸出波形品質(zhì)好，良好的人機界面 ，操作簡單 ，體積小，重量輕等特點 。正弦波輸出 ，可調(diào)輸出電壓及頻率的變頻電源為用電設備提供了所需要的交流電。 、穩(wěn)定純凈正弦波 ，模擬測試各種電器產(chǎn)品 、頻率智能（模擬）控制 ，操作靈活方便、設備的用戶也需要對我國電網(wǎng)進行變壓、變頻以保證進口電器、設備的正常運轉(zhuǎn)；滿足航空電子及軍事設備高頻的需求。、印表機、掃描器、燒錄機、伺服器、顯示器等產(chǎn)品的測試電源。、電磁相容測試、OQC（FQC）測試、產(chǎn)品測試及研發(fā)、研究單位最佳交流電源。、航天、軍事研究所等的測試電源。，一是根據(jù)要求調(diào)速用，二是節(jié)能。它主要基于下面幾個因素：，工作效率高。。、制動功能，減小啟動電流沖擊。，使用變頻調(diào)速可使調(diào)速控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單，控制準確，并易于實現(xiàn)程序控制。。如：機床，不僅可以省去復雜的齒輪變速箱，還能提高精度、滿足程序控制要求。、壓縮機等。例如：鍋爐上水泵、鼓風機、引風機實行了變頻調(diào)速控制，不僅省去了伺服放大器、電動操作器、電動執(zhí)行器和給水閥門（或擋風板），而且使得整個鍋爐鍋爐控制系統(tǒng)得到了快速的動態(tài)響應、高的控制精度和穩(wěn)定性。，大規(guī)模集成電路和計算機控制技術的發(fā)展，以及現(xiàn)代控制理論的應用，使得交流電力拖動系統(tǒng)逐步具備了寬的調(diào)速范圍、高的穩(wěn)速范圍、高的穩(wěn)速精度、快的動態(tài)響應以及在四象限作可逆運行等良好的技術性能，在調(diào)速性能方面可以與直流電力拖動媲美。在交流調(diào)速技術中，變頻調(diào)速具有絕對優(yōu)勢，并且它的調(diào)速性能與可靠性不斷完善，價格不斷降低，特別是變頻調(diào)速節(jié)電效果明顯，而且易于實現(xiàn)過程自動化，深受工業(yè)行業(yè)的青睞 。 ，效率高。低速時 ，特性靜關率較高 ，相對穩(wěn)定性好。 ，精度高 。 ，節(jié)電效果明顯 。、調(diào)試、維修簡便。，造價較高。。、改變轉(zhuǎn)差率調(diào)速和變頻調(diào)速。其中，變頻調(diào)速最具優(yōu)勢。這里僅就交流變頻調(diào)速系統(tǒng)與直流調(diào)速系統(tǒng)做一比較。。在交流調(diào)速系統(tǒng)中，選用電機時往往留有一定余量，電機又不總是在最大負荷情況下運行；如果利用變頻電源調(diào)速技術，輕載時，通過對電機轉(zhuǎn)速進行控制，就能達到節(jié)電的目的。工業(yè)上大量使用風機、水泵、壓縮機等，其用電量約占工業(yè)用電量的50%；如果采用變頻電源調(diào)速技術，既可大大提高其效率，又可減少10%的電能消耗。 ，交—直—交變頻又可分為電壓型和電流型兩大類 ，交—交變頻多為電壓型 ，也有少量使用電流型 。 、脈沖寬度調(diào)制型等 。其主回路的拓撲、控制策略都有多種方式可以選擇 ，如功率器件有scr（晶閘管 ，thyristor）、gto（門極關斷晶閘管 ，gateturn-offthyristor） 、igbt（絕緣柵雙極晶體管 ，insulated-gatebipolartransistor）、igct（集成門極換流晶閘管 ，integratedgatecommutatedthyristor ，是一種新型半導體功率器件，在gto的基礎發(fā)展起來的）等 ；主回路的拓撲結(jié)構(gòu)可選擇兩電平 、三電平、負載換相式scr電流型變頻器等 ，控制策略可選擇v/f控制 、矢量控制、直接轉(zhuǎn)矩控制 、脈沖寬度調(diào)制（pwm）或脈沖幅度調(diào)制（pam）等 ；電壓也有高壓（3～6kv，主要是大容量的同步或異步電動機） 、中壓或抵壓（如一般的小功率380v和軋鋼輔傳動的電動機）等。此外，變頻調(diào)速還有變極調(diào)速，無級調(diào)速還有矢量控制方式、變壓變頻（vvvf）控制方式等，價格極為不同，如何選擇是一大問題。表3示出了我國寶鋼從日本引進的于1989年投產(chǎn)的1900mm板坯連鑄全交流方式。從表中可以看出，變頻調(diào)速采用變極、vvvf和矢量變換控制三種方式，在調(diào)速要求不需無級的只須有限變速的采用變極控制方式，要求速度控制不嚴格的如輥道速度控制采用變壓變頻（vvvf）方式，要求速度控制嚴格的才采用矢量變換控制方式，這樣目的是節(jié)約投資和簡化維護，這種按工藝要求選擇變頻器的方法可作為為其他車間交流化作為準則，如燒結(jié)的全交流化，其配料的變頻電源采用vvvf方式，臺車采用矢量變換控制方式。定期保養(yǎng)
、15V、24V等電壓 。測量驅(qū)動電路各路波形的方波是否有畸變 。UVW相間波形是否為正弦波。